JP2008138398A - 掘削体,地熱利用方法及びヒートパイプ融雪方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明はコスト安にヒートパイプ融雪を行い得る方法である。
【解決手段】 地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に管状の基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、この基体2内に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、前記ヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法。
【選択図】図10
【解決手段】 地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に管状の基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、この基体2内に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、前記ヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法。
【選択図】図10
Description
本発明は、ヒートパイプを配設する縦穴形成用の掘削体,地熱利用方法及びヒートパイプ融雪方法に関するものである。
従来から、寒冷地における融雪方法として、ボイラーで加熱した加熱流体を屋根や駐車場などの融雪部位に配設した循環路に循環させ、この循環路から発せられる熱により融雪を行う加熱式融雪方法が提案されている。
この加熱式融雪方法は、それまで一般的とされてきた地下水を汲み上げて散水する散水式融雪方法が持つ問題点(地盤沈下等の問題点)を解消するものであるが、昨今の原油の高騰により、ボイラーを稼働する灯油等の燃料費が嵩むため、ランニングコストがかかるという問題点がある。
そこで、前述したような地盤沈下等の問題点やランニングコストがかかるという問題点を解消し、資源を消費しない地熱を利用したヒートパイプによる融雪方法が注目されている(地球にやさしいエコロジーが求められている現状から、ヒートパイプによる地熱の利用は時代にマッチしている。)。
具体的には、このヒートパイプ融雪方法は、地面に形成した縦穴にヒートパイプの一端の採熱部を配設するとともに、他端の放熱部を地上の融雪部位(屋根や駐車場など)に配設し、この採熱部で採熱した地熱を放熱部で放熱することで融雪するものである。
ところで、従来、このヒートパイプを配設する縦穴を形成する場合、地中に杭体を打ち込み、この杭体を引き抜くことで形成していたが、この杭体の打ち込み作業には大型の重機が必要である為、この大型の重機が入れない箇所(例えば道路巾の狭い街中など)では施工できないという問題点があり、しかも、大型の重機を使用する為、それだけコスト高となってしまうと言う問題点があった。
そこで、従来においても、前述した問題点を解決すべく、例えば特開2004−177012号に開示される掘削体(以下、従来例)が提案されている。
この従来例は、鋼管からなる基体の下端部周面に掘削刃を形成した構造であり、この従来例を地中に圧入回転させてねじ込み、この従来例にヒートパイプを挿入配設してこのヒートパイプにより地熱を得る。
この従来例は圧入回転により埋設するものであるから、前述した打ち込みにより杭体を埋設する場合に比し、負荷が少なくて済み、よって、それだけ使用する重機も小型のものでよいことになり、それまで杭体を打ち込むことができないとされてきた箇所、例えば重機が侵入できない街中などにもヒートパイプを配設でき、ヒートパイプ融雪方法をより普及させることができる。
しかしながら、従来例を使用した場合には、前述したように地中に高価な鋼管を埋めたままの状態とする為、それだけ無駄が生じ、ひいては融雪施設全体が高価となってしまう(この問題点は、例えば融雪する面積が広く従来例を多く埋設するほど顕著となる。)。
本発明は、上述した問題点に鑑み、従来にない作用効果を発揮する画期的な掘削体,地熱利用方法及びヒートパイプ融雪方法を提供するものである。
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
地熱を得る為のヒートパイプ1を配設する縦穴形成用の掘削体であって、この掘削体Aは、基体2の先端に掘削部3が設けられ、この基体2と前記掘削部3とは着脱可能に連結されていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項1記載の掘削体において、前記基体2はヒートパイプ1を挿入可能な管状体であることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項1,2いずれか1項に記載の掘削体において、前記掘削部3は前記基体2の回転と共に回転し、前記基体2を引き動した場合には該基体2は前記掘削部3から分離するように構成されていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項1〜3いずれか1項に記載の掘削体において、前記基体2と前記掘削部3とは嵌合構造であり且つこの嵌合状態において一方が他方に対して回り止め構造となるように構成されていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項4記載の掘削体において、前記基体2と前記掘削3との回り止め構造は一方に設けられた凸部4と他方に設けられ該凸部4が嵌合する凹部5とで構成されていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項5記載の掘削体において、前記掘削部3の基端部若しくは前記基体2の先端部に設けられた嵌合孔6に嵌入する嵌入部7が前記基体2の先端部若しくは前記掘削部3の基端部に設けられ、更に、前記嵌合孔6の内面には前記凹部5若しくは前記凸部4が設けられ、前記嵌入部7の周面には前記凹部5若しくは前記凸部4と嵌合する前記凸部4若しくは前記凹部5が設けられていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項1〜6いずれか1項に記載の掘削体において、前記基体2の外周面には螺旋条8が形成されていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、請求項1〜7いずれか1項に記載の掘削体において、前記掘削部3の先端面3aには流体を圧送噴射する流体噴射部9が設けられていることを特徴とする掘削体に係るものである。
また、地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用する地熱利用方法であって、地面の所定箇所に基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、続いて、この基体2が引き抜かれることで形成された縦穴10に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、このヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とする地熱利用方法に係るものである。
また、地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用する地熱利用方法であって、地面の所定箇所に管状の基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、この基体2内に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、前記ヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とする地熱利用方法に係るものである。
また、請求項10記載の地熱利用方法において、前記基体2内に前記ヒートパイプ1を配設した後、前記基体2内に充填材15を充填することを特徴とする地熱利用方法に係るものである。
また、地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、続いて、この基体2が引き抜かれることで形成された縦穴10に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、このヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法に係るものである。
また、地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に管状の基体2の先端に掘削部3を着脱可能に連結した掘削体Aを埋設し、続いて、この基体2内に前記ヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、続いて、前記掘削部3を前記基体2から分離して該基体2を引き抜き、前記ヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプ1の放熱部1bにおいて放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法に係るものである。
また、請求項13記載のヒートパイプ融雪方法において、前記基体2内に前記ヒートパイプ1を配設した後、前記基体2内に充填材15を充填することを特徴とするヒートパイプ融雪方法に係るものである。
本発明は上述のように構成したから、狭い箇所でも施行することができ、しかも、ヒートパイプを配設する縦穴を安価に得ることができ、ひいてはこの縦穴を用いた施設全体も安価にし得るなど従来にない作用効果を発揮する画期的な掘削体,地熱利用方法及びヒートパイプ融雪方法となる。
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
本発明に係る掘削体Aを用いて地中に縦穴10を形成する場合、例えば掘削体Aを圧入回転装置Bで支持して立設し、この状態で圧入回転装置Bを作動させて掘削体Aを圧入回転させると、掘削部3が土を掘削しながら掘削体Aは地中にねじ込まれ埋設される。
地中に埋設された掘削体Aに係る基体2を掘削部3から外して地中から引き抜くと、この基体2が引き抜かれたことにより地中には縦穴10が形成される。この地中に形成された縦穴10にヒートパイプ1の採熱部1aを配設し、このヒートパイプ1の採熱部1aにより地熱を得、この地熱をヒートパイプ1の放熱部1bから放熱し、この熱を例えば融雪に利用する。
従って、前述した従来例を採用した場合とは異なり、地中に掘削部3だけを残して基体2を引き抜くという無駄を抑えた構成(他の縦穴10の形成に際して基体2を転用できる構成)であるから、縦穴10を安価に得ることができ、ひいてはこの縦穴10を用いた施設全体も安価に得られることになる。
本発明の具体的な実施例1について図1〜12に基づいて説明する。
本実施例は、地熱を得る為のヒートパイプ1を配設する縦穴形成用の掘削体Aであって、この掘削体Aは、基体2の先端に掘削部3が設けられ、この基体2と前記掘削部3とは着脱可能に連結されたものである。
具体的には、基体2は、図1〜3に図示したように適宜な金属製の部材で形成した管状体であり、この基体2の下端部には後述する掘削部3に設けられる嵌合孔6に嵌入する嵌入部7が設けられている。
この嵌入部7は、図3,4に図示したように周面に、長さ方向に所定長さを有する5本の凸部4が等間隔に形成された構造であり、この各凸部4は、嵌入部7を掘削部3の嵌合孔6に嵌入させた際、嵌合孔6内に形成された凹部5に嵌合するように構成されている(図7参照)。
従って、基体2の嵌入部7は掘削部3の嵌合孔6に対して抜き出し自在に嵌入することができ、また、嵌入部7に設けた凸部4が嵌合孔6の凹部5に嵌合しており回り止め状態となる為、基体2を回転させることで該基体2とともに掘削部3も回転することになる。
掘削部3は、図1〜3に図示したように適宜な金属製の部材で形成した有底筒状体であり、この掘削部3の先端面3aには先鋭掘削刃12が設けられ、且つ、掘削部3の周面3bの対向位置には一対の螺旋掘削刃11が設けられている。
また、掘削部3の基端部は開口されており、前述した基体2の嵌入部7を嵌入する嵌合孔6として構成されている。
この嵌合孔6は、図3,5に図示したように内周面に、長さ方向に5枚の板状部を等間隔に設け、この各板状部の間に5本の凹部5を形成した構造である。尚、基体2に凹部5を設け、この凹部5が嵌合する凸部4を嵌合孔6に設けても良い。
また、本実施例では、基体2を掘削部3に嵌入させて連結する構造としたが、基体2を掘削部3に被嵌させて連結する構造でも良く、この場合、基体2若しくは掘削部3のいずれか一方に凸部4、他方に凹部5を形成する。
また、掘削部3は、図6に図示したように先端面3aに貫通孔9が形成されており、この貫通孔9は、基体2の管孔2aを介して圧送供給されるエアーを圧送噴射する流体噴射部9として構成されている。
従って、掘削部3は、流体噴射部9からエアーを圧送噴射すると、周囲の土は吹き飛ばされ、それだけ円滑な掘削が行われることになる。
本実施例のヒートパイプ1は適宜な金属製(銅製)のパイプに作動液を封入した構造の公知のヒートパイプ1を採用しており、採熱部1aと放熱部1bとが分離可能なものである。
以上の構成からなる掘削体Aを使用したヒートパイプ融雪方法について説明する。
先ず、図8に図示したように掘削体Aを圧入回転装置Bで支持して立設状態とする。
続いて、図9に図示したように圧入回転装置Bを作動させて掘削体Aの基体2を圧入回転させると、掘削部3で土を掘削しながら掘削体Aは地中にねじ込まれる。この際、基体2の管孔2aにはエアー供給装置(図示省略)からのエアーが圧送供給されており、掘削部3の流体噴射部9からエアーを噴射しながら掘削が行われる。尚、本実施例に係る掘削体Aは、排土が極めて少なく、且つ、掘削体Aの進入と共に周囲の土を押圧して密度が高くなる掘削が可能なように螺旋掘削刃11が構成されている。周囲の土の密度を高めることで熱伝導率を良好にするようになる。
続いて、前記埋設された基体2の管孔2aにヒートパイプ1を配設し、その後、前記管孔2aの内面とヒートパイプ1の外面との間に充填材15(間詰材)としての砂を充填する。この充填材15は、後に基体2を引き抜いた際にヒートパイプ1が動かないように固定するためのものであり、熱伝導率の高いものを採用すると良い。
続いて、図10に図示したように基体2を引き動すると、基体2の嵌入部7は掘削部3の嵌合穴6から抜けて両者は分離し、更に基体2を引き動して地中から引き抜くと、該基体2が引き抜かれ、地中には縦穴10(融雪量にもよるが、一般的には10m〜20m程度)が形成される。
ヒートパイプ1は基体2を引き抜いてから配設してもよいが、この場合基体2を引き抜くことで縦穴10が崩れて塞がってしまうおそれがある。従って、基体2を引き抜く前にヒートパイプ1を配設する方法が良い。
続いて、図10,11に図示したように、縦穴10にヒートパイプ1(採熱部1a)を配設し、この採熱部1aに放熱部1bを連結し、該放熱部1bを融雪部位に配設する。
また、本実施例では、前述したように地中に形成された縦穴10に配設されたヒートパイプ1より得た地熱を融雪に利用している。
具体的には、図11,12に図示したように縦穴10にヒートパイプ1の採熱部1aを配するとともに、該ヒートパイプ1の放熱部1bを地上における屋根や駐車場などの融雪部位13に配設している。尚、この縦穴10の数や縦穴10同士の間隔は融雪部位の面積に応じて設定される。
このヒートパイプ1による地熱利用方法としては融雪方法に限らず、例えば農業用ビニールハウス内を暖める暖房方法でも良く、反対に、外気温度の高い夏場は地中の冷気を利用した冷房方法も可能であるなど本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用し得るものである。
本実施例は上述のように構成したから、小型の重機を用いて縦穴10を形成することができる為、狭い箇所(例えば道路巾が狭い市街地や建物の近傍など)でも施工することができ、しかも、前述した従来例を使用した場合と異なり、地中に掘削部3だけを残して基体2を引き抜くという無駄を抑えた構成(他の縦穴10を形成するに際して基体2を転用することができる構成)であるから、ヒートパイプ1を配設する縦穴10を安価に得ることができ、ひいてはこの縦穴10を用いた施設全体も安価にし得ることになる。
また、本実施例は、掘削部3は基体2の回転と共に回転し、基体2を引き動するだけで該基体2が掘削部3から分離するように構成されているから、縦穴10の形成作業が迅速且つ確実に行えることになる。
また、本実施例は、基体2と掘削体3との回り止め状態は一方に設けられた凸部4と他方に設けられた凸部4が嵌合する凹部5とで構成されているから、前述したように秀れた作用効果が簡易構造でありながら確実に達成されることになる。
また、本実施例は、掘削部3の先端面3aには流体が圧送噴射する流体噴射部9が設けられているから、掘削部3における良好な掘削が行われることになる。
本発明の具体的な実施例2について図13に基づいて説明する。
本実施例は、図13に図示したように基体2の外周面に螺旋条8を形成した場合である。
具体的には、この螺旋条8は基体2の外周面に線材14(鋼材)を螺旋状に巻き付け配設して構成されている。
従って、基体2は、この螺旋条8により掘削方向へも引き抜き方向へも推進力が得られることになり、しかも、この螺旋条8により基体2の強度の向上、掘削機能の向上及び排土機能の向上が達成される。
その余は実施例1と同様である。
本発明の具体的な実施例3について図14に基づいて説明する。
本実施例は、図14に図示したように基体2を複数の分割体2A(分割体2Aの長さは6m〜8m程度)で構成した場合である。
この分割体2A同士の連結構造としては、一の分割体2Aの端部に他の分割体2Aの端部を被嵌させて螺着する螺着連結構造が採用されており、連結する際の回転方向は掘削作業時に掘削体Aが掘削回転する方向となるネジ構造に構成され、従って、逆回転させると、分割体2Aは分離する。尚、この分割体2A同士の連結構造は螺着連結構造に限らず、例えば一の分割体2Aの端部に他の分割体2Aの端部を嵌合させ、この嵌合部位に側方からピン杆を挿入して抜け止め状態に連結するピン杆係止連結構造でも良いなど、本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用し得るものである。
従って、掘削時には分割体2Aを順次継ぎ足して掘削し、また、掘削後の引き抜きは、各分割体2Aを順次引き抜くことで行われる。15m程度の縦穴10に15m程度の基体2を挿入及び引き抜くため、極めて便利である。
尚、本実施例ではヒートパイプ1の採熱部1aとして分割し得る採熱部1aを採用している。
よって、上部に障害となるものがある高さ制限のある場所(例えば天井のある駐車場)での施工に有効であるなど、従来施工することができないとされていた狭い箇所であっても良好に施工し得ることになる。
その余は実施例1と同様である。
尚、本発明は、実施例1〜3に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
A 掘削体
1 ヒートパイプ
1a 採熱部
1b 放熱部
2 基体
3 掘削部
4 凸部
5 凹部
6 嵌合孔
7 嵌入部
8 螺旋条
9 噴射孔,流体噴射部
10 縦穴
15 充填材
1 ヒートパイプ
1a 採熱部
1b 放熱部
2 基体
3 掘削部
4 凸部
5 凹部
6 嵌合孔
7 嵌入部
8 螺旋条
9 噴射孔,流体噴射部
10 縦穴
15 充填材
Claims (14)
- 地熱を得る為のヒートパイプを配設する縦穴形成用の掘削体であって、この掘削体は、基体の先端に掘削部が設けられ、この基体と前記掘削部とは着脱可能に連結されていることを特徴とする掘削体。
- 請求項1記載の掘削体において、前記基体はヒートパイプを挿入可能な管状体であることを特徴とする掘削体。
- 請求項1,2いずれか1項に記載の掘削体において、前記掘削部は前記基体の回転と共に回転し、前記基体を引き動した場合には該基体は前記掘削部から分離するように構成されていることを特徴とする掘削体。
- 請求項1〜3いずれか1項に記載の掘削体において、前記基体と前記掘削部とは嵌合構造であり且つこの嵌合状態において一方が他方に対して回り止め構造となるように構成されていることを特徴とする掘削体。
- 請求項4記載の掘削体において、前記基体と前記掘削との回り止め構造は一方に設けられた凸部と他方に設けられ該凸部が嵌合する凹部とで構成されていることを特徴とする掘削体。
- 請求項5記載の掘削体において、前記掘削部の基端部若しくは前記基体の先端部に設けられた嵌合孔に嵌入する嵌入部が前記基体の先端部若しくは前記掘削部の基端部に設けられ、更に、前記嵌合孔の内面には前記凹部若しくは前記凸部が設けられ、前記嵌入部の周面には前記凹部若しくは前記凸部と嵌合する前記凸部若しくは前記凹部が設けられていることを特徴とする掘削体。
- 請求項1〜6いずれか1項に記載の掘削体において、前記基体の外周面には螺旋条が形成されていることを特徴とする掘削体。
- 請求項1〜7いずれか1項に記載の掘削体において、前記掘削部の先端面には流体を圧送噴射する流体噴射部が設けられていることを特徴とする掘削体。
- 地中に埋設されたヒートパイプにより地熱を得、この地熱を利用する地熱利用方法であって、地面の所定箇所に基体の先端に掘削部を着脱可能に連結した掘削体を埋設し、続いて、前記掘削部を前記基体から分離して該基体を引き抜き、続いて、この基体が引き抜かれることで形成された縦穴に前記ヒートパイプの採熱部を配設し、このヒートパイプの採熱部により地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプの放熱部において放熱して該地熱を利用することを特徴とする地熱利用方法。
- 地中に埋設されたヒートパイプにより地熱を得、この地熱を利用する地熱利用方法であって、地面の所定箇所に管状の基体の先端に掘削部を着脱可能に連結した掘削体を埋設し、続いて、この基体内に前記ヒートパイプの採熱部を配設し、続いて、前記掘削部を前記基体から分離して該基体を引き抜き、前記ヒートパイプの採熱部により地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプの放熱部において放熱して該地熱を利用することを特徴とする地熱利用方法。
- 請求項10記載の地熱利用方法において、前記基体内に前記ヒートパイプを配設した後、前記基体内に充填材を充填することを特徴とする地熱利用方法。
- 地中に埋設されたヒートパイプ1により地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に基体の先端に掘削部を着脱可能に連結した掘削体を埋設し、続いて、前記掘削部を前記基体から分離して該基体を引き抜き、続いて、この基体が引き抜かれることで形成された縦穴に前記ヒートパイプの採熱部を配設し、このヒートパイプの採熱部により地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプの放熱部において放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法。
- 地中に埋設されたヒートパイプにより地熱を得、この地熱を利用するヒートパイプ融雪方法であって、地面の所定箇所に管状の基体の先端に掘削部を着脱可能に連結した掘削体を埋設し、続いて、この基体内に前記ヒートパイプの採熱部を配設し、続いて、前記掘削部を前記基体から分離して該基体を引き抜き、前記ヒートパイプの採熱部により地熱を得、この地熱を前記ヒートパイプの放熱部において放熱して該地熱を利用することを特徴とするヒートパイプ融雪方法。
- 請求項13記載のヒートパイプ融雪方法において、前記基体内に前記ヒートパイプを配設した後、前記基体内に充填材を充填することを特徴とするヒートパイプ融雪方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249384A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Fujikura Ltd | ヒートパイプを用いた氷河の融解防止装置 |
CN102364289A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-02-29 | 北京德能恒信科技有限公司 | 一种地源热交换器 |
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2006
- 2006-11-30 JP JP2006323855A patent/JP2008138398A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010249384A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Fujikura Ltd | ヒートパイプを用いた氷河の融解防止装置 |
CN102364289A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-02-29 | 北京德能恒信科技有限公司 | 一种地源热交换器 |
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